Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS. Para sa pinakamaayong kasinatian, among girekomendar nga mogamit ka og updated nga browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer). Samtang, aron masiguro ang padayon nga suporta, among i-render ang site nga walay mga style ug JavaScript.
Ang bahin sa merkado sa mga adsorption refrigeration system ug heat pump gamay ra gihapon kon itandi sa tradisyonal nga mga compressor system. Bisan pa sa dakong bentaha sa paggamit sa barato nga kainit (imbes nga mahal nga trabaho sa kuryente), ang pagpatuman sa mga sistema nga gibase sa mga prinsipyo sa adsorption limitado gihapon sa pipila ka piho nga mga aplikasyon. Ang pangunang disbentaha nga kinahanglan tangtangon mao ang pagkunhod sa piho nga gahum tungod sa ubos nga thermal conductivity ug ubos nga kalig-on sa adsorbent. Ang kasamtangang state-of-the-art nga komersyal nga adsorption refrigeration system gibase sa mga adsorber nga gibase sa mga plate heat exchanger nga giputos aron ma-optimize ang kapasidad sa pagpabugnaw. Ang mga resulta nahibal-an nga ang pagkunhod sa gibag-on sa coating mosangpot sa pagkunhod sa mass transfer impedance, ug ang pagdugang sa surface area ngadto sa volume ratio sa mga conductive structure nagdugang sa gahum nga wala makompromiso ang kahusayan. Ang mga metal fiber nga gigamit niini nga trabaho makahatag og piho nga surface area sa range nga 2500–50,000 m2/m3. Tulo ka pamaagi alang sa pagkuha og nipis kaayo apan lig-on nga mga coating sa salt hydrates sa mga metal surface, lakip ang mga metal fiber, alang sa paghimo og mga coating ang nagpakita sa unang higayon sa usa ka high power density heat exchanger. Ang surface treatment nga gibase sa aluminum anodizing gipili aron makamugna og mas lig-on nga bond tali sa coating ug sa substrate. Ang microstructure sa resulta nga surface gi-analisa gamit ang scanning electron microscopy. Ang Reduced Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectroscopy ug Energy Dispersive X-ray Spectroscopy gigamit aron masusi ang presensya sa gitinguha nga species sa assay. Ang ilang abilidad sa pagporma og hydrates gikumpirma pinaagi sa combined thermogravimetric analysis (TGA)/differential thermogravimetric analysis (DTG). Ang ubos nga kalidad nga sobra sa 0.07 g (tubig)/g (composite) nakit-an sa MgSO4 coating, nga nagpakita og mga timailhan sa dehydration sa mga 60 °C ug masubli human sa rehydration. Positibo usab nga mga resulta ang nakuha gamit ang SrCl2 ug ZnSO4 nga adunay mass difference nga mga 0.02 g/g ubos sa 100 °C. Ang Hydroxyethylcellulose gipili isip additive aron madugangan ang kalig-on ug adhesion sa coating. Ang mga adsorptive properties sa mga produkto gisusi pinaagi sa dungan nga TGA-DTG ug ang ilang adhesion gihulagway pinaagi sa usa ka pamaagi nga gibase sa mga pagsulay nga gihulagway sa ISO2409. Ang consistency ug adhesion sa CaCl2 coating miuswag pag-ayo samtang gipadayon ang kapasidad sa adsorption niini nga adunay kalainan sa gibug-aton nga mga 0.1 g/g sa temperatura nga ubos sa 100 °C. Dugang pa, ang MgSO4 nagpabilin sa abilidad sa pagporma og hydrates, nga nagpakita sa kalainan sa masa nga labaw sa 0.04 g/g sa temperatura nga ubos sa 100 °C. Sa katapusan, gisusi ang mga coated metal fibers. Ang mga resulta nagpakita nga ang epektibo nga thermal conductivity sa istruktura sa fiber nga giputos sa Al2(SO4)3 mahimong 4.7 ka pilo nga mas taas kon itandi sa gidaghanon sa puro nga Al2(SO4)3. Ang coating sa gitun-an nga mga coating gisusi sa biswal, ug ang internal nga istruktura gisusi gamit ang usa ka microscopic nga imahe sa mga cross section. Usa ka coating sa Al2(SO4)3 nga adunay gibag-on nga mga 50 µm ang nakuha, apan ang kinatibuk-ang proseso kinahanglan nga ma-optimize aron makab-ot ang mas parehas nga distribusyon.
Ang mga adsorption system nakakuha og daghang atensyon sa miaging pipila ka dekada tungod kay kini naghatag og alternatibo nga mahigalaon sa kalikopan sa tradisyonal nga compression heat pumps o refrigeration systems. Uban sa nagkataas nga mga sumbanan sa kahupayan ug global average nga temperatura, ang mga adsorption system mahimong makapakunhod sa pagsalig sa mga fossil fuels sa dili madugay. Dugang pa, ang bisan unsang mga kalamboan sa adsorption refrigeration o heat pumps mahimong ibalhin ngadto sa thermal energy storage, nga nagrepresentar sa dugang nga pagtaas sa potensyal alang sa episyente nga paggamit sa primary energy. Ang pangunang bentaha sa adsorption heat pumps ug refrigeration systems mao nga kini makaandar nga adunay ubos nga heat mass. Kini naghimo kanila nga angay alang sa mga tinubdan sa ubos nga temperatura sama sa solar energy o waste heat. Sa mga termino sa mga aplikasyon sa pagtipig sa enerhiya, ang adsorption adunay bentaha sa mas taas nga energy density ug gamay nga energy dissipation kon itandi sa sensible o latent heat storage.
Ang mga adsorption heat pump ug mga refrigeration system nagsunod sa parehas nga thermodynamic cycle sama sa ilang mga vapor compression counterparts. Ang panguna nga kalainan mao ang pag-ilis sa mga component sa compressor og mga adsorber. Ang elemento makahimo sa pag-adsorb sa low pressure refrigerant vapor sa kasarangan nga temperatura, nga mo-evaporate og dugang nga refrigerant bisan kung bugnaw ang likido. Gikinahanglan nga masiguro ang kanunay nga pagpabugnaw sa adsorber aron malikayan ang enthalpy sa adsorption (exotherm). Ang adsorber gi-regenerate sa taas nga temperatura, hinungdan nga ang refrigerant vapor ma-desorb. Ang pagpainit kinahanglan nga magpadayon aron mahatagan ang enthalpy sa desorption (endothermic). Tungod kay ang mga proseso sa adsorption gihulagway sa mga pagbag-o sa temperatura, ang taas nga power density nanginahanglan og taas nga thermal conductivity. Bisan pa, ang ubos nga thermal conductivity mao ang panguna nga disbentaha sa kadaghanan nga mga aplikasyon.
Ang pangunang problema sa conductivity mao ang pagpataas sa aberids nga bili niini samtang gipadayon ang agianan sa transportasyon nga naghatag sa pag-agos sa mga alisngaw sa adsorption/desorption. Duha ka pamaagi ang kasagarang gigamit aron makab-ot kini: ang composite heat exchangers ug coated heat exchangers. Ang labing popular ug malampuson nga mga materyales sa composite mao kadtong naggamit og mga additives nga nakabase sa carbon, nga mao ang expanded graphite, activated carbon, o carbon fibers. Gi-impregnate ni Oliveira et al. 2 ang expanded graphite powder gamit ang calcium chloride aron makahimo og adsorber nga adunay espesipikong kapasidad sa pagpabugnaw (SCP) nga hangtod sa 306 W/kg ug usa ka coefficient of performance (COP) nga hangtod sa 0.46. Gisugyot ni Zajaczkowski et al. 3 ang kombinasyon sa expanded graphite, carbon fiber ug calcium chloride nga adunay total conductivity nga 15 W/mK. Gisulayan ni Jian et al4 ang mga composite nga adunay sulfuric acid nga gitambalan og expanded natural graphite (ENG-TSA) isip substrate sa usa ka two-stage adsorption cooling cycle. Ang modelo nagtagna sa COP gikan sa 0.215 ngadto sa 0.285 ug SCP gikan sa 161.4 ngadto sa 260.74 W/kg.
Sa pagkakaron, ang labing praktikal nga solusyon mao ang coated heat exchanger. Ang mga mekanismo sa pag-coat niining mga heat exchanger mahimong bahinon sa duha ka kategorya: direct synthesis ug adhesives. Ang labing malampuson nga pamaagi mao ang direct synthesis, nga naglambigit sa pagporma sa mga adsorbing materials direkta sa ibabaw sa mga heat exchanger gikan sa angay nga mga reagents. Ang Sotech5 nagpatente sa usa ka pamaagi alang sa pag-synthesize sa coated zeolite para gamiton sa usa ka serye sa mga cooler nga gihimo sa Fahrenheit GmbH. Gisulayan ni Schnabel et al.6 ang performance sa duha ka zeolite nga gi-coat sa stainless steel. Bisan pa, kini nga pamaagi molihok lamang sa piho nga mga adsorbents, nga naghimo sa coating nga adunay mga adhesive nga usa ka makapaikag nga alternatibo. Ang mga binder mga passive substance nga gipili aron suportahan ang sorbent adhesion ug/o mass transfer, apan wala’y papel sa adsorption o conductivity enhancement. Freni et al. 7 coated aluminum heat exchangers nga adunay AQSOA-Z02 zeolite nga gi-stabilize gamit ang clay-based binder. Gitun-an ni Calabrese et al.8 ang pag-andam sa zeolite coatings nga adunay polymeric binders. Si Ammann et al.9 nagsugyot og pamaagi sa pag-andam og porous zeolite coatings gikan sa magnetic mixtures sa polyvinyl alcohol. Ang Alumina (alumina) gigamit usab isip binder 10 sa adsorber. Sa among nahibaloan, ang cellulose ug hydroxyethyl cellulose gigamit lamang inubanan sa pisikal nga adsorbents11,12. Usahay ang glue dili gamiton para sa pintura, apan gigamit sa pagtukod sa istruktura 13 sa iyang kaugalingon. Ang kombinasyon sa alginate polymer matrices nga adunay daghang salt hydrates nagporma og flexible composite bead structures nga makapugong sa leakage atol sa pagpauga ug makahatag og igong mass transfer. Ang mga clay sama sa bentonite ug attapulgite gigamit isip binder para sa pag-andam sa mga composites15,16,17. Ang Ethylcellulose gigamit sa microencapsulate calcium chloride18 o sodium sulfide19.
Ang mga composite nga adunay porous nga istruktura sa metal mahimong bahinon sa additive heat exchangers ug coated heat exchangers. Ang bentaha niini nga mga istruktura mao ang taas nga specific surface area. Kini moresulta sa mas dako nga contact surface tali sa adsorbent ug metal nga wala’y pagdugang sa inert mass, nga nagpamenos sa kinatibuk-ang kahusayan sa refrigeration cycle. Gipauswag ni Lang et al. 20 ang kinatibuk-ang conductivity sa usa ka zeolite adsorber nga adunay aluminum honeycomb structure. Gipauswag ni Gillerminot et al. 21 ang thermal conductivity sa NaX zeolite layers nga adunay copper ug nickel foam. Bisan kung ang mga composite gigamit isip phase change materials (PCMs), ang mga nahibal-an ni Li et al. 22 ug Zhao et al. 23 makapainteres usab alang sa chemisorption. Gitandi nila ang performance sa expanded graphite ug metal foam ug nakahinapos nga ang ulahi mas maayo lamang kung ang corrosion dili usa ka isyu. Bag-o lang gitandi ni Palomba et al. ang ubang metallic porous structures24. Gitun-an ni Van der Pal et al. ang mga metal salt nga gisulod sa mga foam 25. Ang tanan nga nangaging mga pananglitan katumbas sa dasok nga mga layer sa particulate adsorbents. Ang mga metal porous nga istruktura halos dili gigamit sa pagtabon sa mga adsorber, nga usa ka mas maayong solusyon. Usa ka ehemplo sa pagbugkos sa mga zeolite makita sa Wittstadt et al. 26 apan walay pagsulay nga gihimo sa pagbugkos sa mga salt hydrate bisan pa sa ilang mas taas nga energy density 27.
Busa, tulo ka pamaagi sa pag-andam sa mga adsorbent coatings ang tukion niining artikuloha: (1) binder coating, (2) direct reaction, ug (3) surface treatment. Ang Hydroxyethylcellulose mao ang binder nga gipili niining trabaho tungod sa kaniadto gitaho nga kalig-on ug maayong coating adhesion inubanan sa physical adsorbents. Kini nga pamaagi unang gisusi alang sa flat coatings ug sa ulahi gigamit sa mga metal fiber structures. Kaniadto, usa ka preliminary analysis sa posibilidad sa mga kemikal nga reaksyon uban sa pagporma sa adsorbent coatings ang gitaho. Ang nangaging kasinatian karon gibalhin na ngadto sa coating sa mga metal fiber structures. Ang surface treatment nga gipili alang niini nga trabaho usa ka pamaagi nga gibase sa aluminum anodizing. Ang aluminum anodizing malampuson nga gihiusa sa metal salts alang sa aesthetic nga katuyoan29. Niini nga mga kaso, makuha ang lig-on ug corrosion-resistant coatings. Bisan pa, dili kini makahimo sa bisan unsang adsorption o desorption process. Kini nga papel nagpresentar sa usa ka variant niini nga pamaagi nga nagtugot sa masa nga ibalhin gamit ang adhesive properties sa orihinal nga proseso. Sa among nahibaloan, wala sa mga pamaagi nga gihulagway dinhi ang gitun-an kaniadto. Kini nagrepresentar sa usa ka makapaikag nga bag-ong teknolohiya tungod kay gitugotan niini ang pagporma sa hydrated adsorbent coatings, nga adunay daghang mga bentaha kaysa sa kanunay nga gitun-an nga pisikal nga adsorbents.
Ang mga giselyohang aluminum plate nga gigamit isip substrates para niining mga eksperimento gihatag sa ALINVEST Břidličná, Czech Republic. Kini adunay 98.11% aluminum, 1.3622% iron, 0.3618% manganese ug mga timailhan sa tumbaga, magnesium, silicon, titanium, zinc, chromium ug nickel.
Ang mga materyales nga gipili alang sa paggama sa mga composite gipili sumala sa ilang mga thermodynamic nga kabtangan, nga mao, depende sa gidaghanon sa tubig nga ilang masuhop/matunaw sa mga temperatura nga ubos sa 120°C.
Ang Magnesium sulfate (MgSO4) usa sa labing makapainteres ug gitun-an nga hydrated salts30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41. Ang mga thermodynamic properties sistematikong gisukod ug nakita nga angay alang sa mga aplikasyon sa mga natad sa adsorption refrigeration, heat pumps ug energy storage. Gigamit ang dry magnesium sulfate CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany).
Ang calcium chloride (CaCl2) (H319) usa pa ka asin nga gitun-an pag-ayo tungod kay ang hydrate niini adunay makapaikag nga mga kabtangan sa thermodynamic41,42,43,44. Calcium chloride hexahydrate CAS-No. 7774-34-7 97% gigamit (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany).
Ang zinc sulfate (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) ug ang mga hydrate niini adunay mga thermodynamic nga kabtangan nga angay alang sa mga proseso sa adsorption sa ubos nga temperatura45,46. Ang zinc sulfate heptahydrate CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) ang gigamit.
Ang Strontium chloride (SrCl2) (H318) adunay usab makapaikag nga mga kabtangan sa thermodynamic4,45,47 bisan kung kini kanunay nga gisagol sa ammonia sa adsorption heat pump o panukiduki sa pagtipig sa enerhiya. Ang Strontium chloride hexahydrate CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) gigamit alang sa sintesis.
Ang copper sulfate (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) wala sa mga hydrate nga kanunay makita sa propesyonal nga literatura, bisan kung ang mga thermodynamic nga kabtangan niini makapaikag alang sa mga aplikasyon sa ubos nga temperatura48,49. Ang copper sulfate CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) gigamit alang sa sintesis.
Ang Magnesium chloride (MgCl2) usa sa mga hydrated salts nga bag-o lang nakadawat og dugang atensyon sa natad sa thermal energy storage50,51. Ang Magnesium chloride hexahydrate CAS-Nr.7791-18-6 pure pharmaceutical grade (Applichem GmbH., Darmstadt, Germany) gigamit para sa mga eksperimento.
Sama sa nahisgotan na, ang hydroxyethyl cellulose gipili tungod sa positibo nga mga resulta sa parehas nga mga aplikasyon. Ang materyal nga gigamit sa among sintesis mao ang hydroxyethyl cellulose CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA).
Ang mga lanot nga metal ginama gikan sa mugbong mga alambre nga gihiusa pinaagi sa compression ug sintering, usa ka proseso nga nailhan nga crucible melt extraction (CME)52. Kini nagpasabot nga ang ilang thermal conductivity nagdepende dili lamang sa bulk conductivity sa mga metal nga gigamit sa paggama ug sa porosity sa katapusang istruktura, apan usab sa kalidad sa mga bugkos tali sa mga hilo. Ang mga lanot dili isotropic ug lagmit nga giapod-apod sa usa ka piho nga direksyon atol sa produksiyon, nga naghimo sa thermal conductivity sa transverse nga direksyon nga mas ubos.
Ang mga kinaiya sa pagsuhop sa tubig gisusi gamit ang simultaneous thermogravimetric analysis (TGA)/differential thermogravimetric analysis (DTG) sa usa ka vacuum package (Netzsch TG 209 F1 Libra). Ang mga pagsukod gihimo sa usa ka nagaagay nga nitrogen atmosphere sa flow rate nga 10 ml/min ug usa ka range sa temperatura gikan sa 25 hangtod 150°C sa aluminum oxide crucibles. Ang heating rate kay 1 °C/min, ang sample weight gikan sa 10 hangtod 20 mg, ang resolution kay 0.1 μg. Niini nga trabaho, kinahanglan nga matikdan nga ang mass difference kada unit surface adunay dako nga uncertainty. Ang mga sample nga gigamit sa TGA-DTG gamay ra kaayo ug dili regular ang pagkaputol, nga naghimo sa ilang area determination nga dili tukma. Kini nga mga kantidad mahimo ra nga i-extrapolate sa usa ka mas dako nga lugar kung ang dagkong mga deviasyon gikonsiderar.
Ang attenuated total reflection Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectra nakuha sa usa ka Bruker Vertex 80 v FTIR spectrometer (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Germany) gamit ang usa ka ATR platinum accessory (Bruker Optik GmbH, Germany). Ang spectra sa puro nga uga nga kristal sa diamante gisukod direkta sa vacuum sa dili pa gamiton ang mga sample isip background alang sa mga eksperimento nga pagsukod. Ang mga sample gisukod sa vacuum gamit ang spectral resolution nga 2 cm-1 ug usa ka average nga gidaghanon sa mga scan nga 32. Ang wavenumber gikan sa 8000 hangtod 500 cm-1. Ang spectral analysis gihimo gamit ang OPUS program.
Ang SEM analysis gihimo gamit ang DSM 982 Gemini gikan sa Zeiss sa accelerating voltages nga 2 ug 5 kV. Ang Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) gihimo gamit ang Thermo Fischer System 7 nga adunay Peltier cooled silicon drift detector (SSD).
Ang pag-andam sa mga metal nga plato gihimo sumala sa pamaagi nga susama sa gihulagway sa 53. Una, ituslob ang plato sa 50% sulfuric acid sulod sa 15 ka minuto. Dayon kini ipaila sa 1 M sodium hydroxide solution sulod sa mga 10 segundos. Dayon ang mga sample gihugasan gamit ang daghang distilled water, ug dayon gipahumol sa distilled water sulod sa 30 ka minuto. Human sa pasiunang surface treatment, ang mga sample gituslob sa 3% saturated solution. HEC ug target salt. Sa katapusan, kuhaa kini ug paugha sa 60°C.
Ang pamaagi sa anodizing nagpalambo ug nagpalig-on sa natural nga oxide layer sa passive metal. Ang mga aluminum panel gi-anodize gamit ang sulfuric acid sa usa ka gahi nga estado ug dayon giselyohan sa init nga tubig. Ang anodizing gisundan sa inisyal nga etching gamit ang 1 mol/l NaOH (600 s) gisundan sa neutralization sa 1 mol/l HNO3 (60 s). Ang electrolyte solution usa ka sagol nga 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, ug 1 M MgSO4 + 7H2O. Ang anodizing gihimo sa (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 sulod sa 1200 segundos. Ang proseso sa pagselyo gihimo sa lainlaing mga solusyon sa brine sama sa gihulagway sa mga materyales (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2). Ang sample giluto niini sulod sa 1800 segundos.
Tulo ka lain-laing pamaagi sa paghimo og mga composite ang gisusi: adhesive coating, direct reaction, ug surface treatment. Ang mga bentaha ug disbentaha sa matag pamaagi sa pagbansay sistematikong gisusi ug gihisgutan. Ang direktang obserbasyon, nanoimaging, ug chemical/elemental analysis gigamit aron masusi ang mga resulta.
Ang anodizing gipili isip pamaagi sa conversion surface treatment aron madugangan ang adhesion sa salt hydrates. Kini nga surface treatment nagmugna og porous structure sa alumina (alumina) direkta sa aluminum surface. Sa tradisyonal nga paagi, kini nga pamaagi gilangkoban sa duha ka hugna: ang unang hugna nagmugna og porous structure sa aluminum oxide, ug ang ikaduhang hugna nagmugna og coating sa aluminum hydroxide nga nagsira sa mga pores. Ang mosunod mao ang duha ka pamaagi sa pag-block sa asin nga dili makababag sa pag-access sa gas phase. Ang una gilangkoban sa usa ka honeycomb system gamit ang gagmay nga aluminum oxide (Al2O3) tubes nga nakuha sa unang lakang aron mokupot sa adsorbent crystals ug madugangan ang adhesion niini sa metal surfaces. Ang resulta nga honeycombs adunay diametro nga mga 50 nm ug gitas-on nga 200 nm (Fig. 1a). Sama sa nahisgotan na, kini nga mga lungag kasagaran gisirhan sa ikaduhang lakang gamit ang nipis nga layer sa Al2O(OH)2 boehmite nga gisuportahan sa alumina tube boiling process. Sa ikaduhang pamaagi, kini nga proseso sa pagsilyo giusab sa paagi nga ang mga kristal sa asin makuha sa usa ka parehas nga nagtabon nga layer sa boehmite (Al2O(OH)), nga wala gigamit alang sa pagsilyo niini nga kaso. Ang ikaduhang yugto gihimo sa usa ka saturated solution sa katugbang nga asin. Ang gihulagway nga mga sumbanan adunay mga gidak-on nga anaa sa han-ay nga 50–100 nm ug morag mga tinulo nga gisabwag (Fig. 1b). Ang nawong nga nakuha isip resulta sa proseso sa pagsilyo adunay klaro nga spatial structure nga adunay dugang nga contact area. Kini nga sumbanan sa nawong, uban sa ilang daghang mga bonding configuration, sulundon alang sa pagdala ug paghawid sa mga kristal sa asin. Ang duha ka istruktura nga gihulagway daw tinuod nga porous ug adunay gagmay nga mga lungag nga daw angay alang sa pagpabilin sa mga salt hydrates ug pagsuhop sa mga alisngaw sa asin atol sa operasyon sa adsorber. Bisan pa, ang elemental analysis niini nga mga nawong gamit ang EDX makamatikod sa gamay nga kantidad sa magnesium ug sulfur sa nawong sa boehmite, nga dili mamatikdan sa kaso sa usa ka alumina surface.
Ang ATR-FTIR sa sample nagpamatuod nga ang elemento mao ang magnesium sulfate (tan-awa ang Figure 2b). Ang spectrum nagpakita sa kinaiya nga sulfate ion peaks sa 610–680 ug 1080–1130 cm–1 ug kinaiya nga lattice water peaks sa 1600–1700 cm–1 ug 3200–3800 cm–1 (tan-awa ang Fig. 2a, c). ). Ang presensya sa magnesium ions halos wala makausab sa spectrum54.
(a) EDX sa usa ka boehmite coated MgSO4 aluminum plate, (b) ATR-FTIR spectra sa boehmite ug MgSO4 coatings, (c) ATR-FTIR spectra sa puro nga MgSO4.
Ang pagmintinar sa adsorption efficiency gikumpirma sa TGA. Sa fig. 3b nagpakita sa desorption peak nga gibana-bana nga 60°C. Kini nga peak wala katumbas sa temperatura sa duha ka peak nga naobserbahan sa TGA sa puro nga asin (Fig. 3a). Gisusi ang repeatability sa adsorption–desorption cycle, ug ang parehas nga kurba naobserbahan human ibutang ang mga sample sa usa ka humid nga atmospera (Fig. 3c). Ang mga kalainan nga naobserbahan sa ikaduhang yugto sa desorption mahimong resulta sa dehydration sa usa ka nagaagay nga atmospera, tungod kay kini kanunay nga mosangpot sa dili kompleto nga dehydration. Kini nga mga kantidad katumbas sa gibana-bana nga 17.9 g/m2 sa unang dewatering ug 10.3 g/m2 sa ikaduhang dewatering.
Pagtandi sa TGA analysis sa boehmite ug MgSO4: TGA analysis sa puro nga MgSO4 (a), sagol (b) ug human sa rehydration (c).
Ang samang pamaagi gihimo gamit ang calcium chloride isip adsorbent. Ang mga resulta gipakita sa Figure 4. Ang biswal nga inspeksyon sa nawong nagpakita og gagmay nga mga pagbag-o sa metallic glow. Halos dili makita ang balhibo. Gikumpirma sa SEM ang presensya sa gagmay nga mga kristal nga parehas nga giapod-apod sa ibabaw. Bisan pa, ang TGA wala magpakita og dehydration ubos sa 150°C. Mahimo kini tungod sa kamatuoran nga ang proporsyon sa asin gamay ra kaayo kon itandi sa kinatibuk-ang masa sa substrate alang sa pag-detect sa TGA.
Ang mga resulta sa surface treatment sa copper sulfate coating pinaagi sa anodizing method gipakita sa fig. 5. Niini nga kaso, ang gipaabot nga paglakip sa CuSO4 ngadto sa Al oxide structure wala mahitabo. Hinuon, ang mga luag nga dagom naobserbahan tungod kay kini kasagarang gigamit alang sa copper hydroxide nga Cu(OH)2 nga gigamit uban sa tipikal nga turquoise dyes.
Ang anodized surface treatment gisulayan usab inubanan sa strontium chloride. Ang mga resulta nagpakita og dili patas nga pagtabon (tan-awa ang Figure 6a). Aron mahibal-an kung ang asin mitabon sa tibuok nawong, gihimo ang EDX analysis. Ang kurba para sa usa ka punto sa gray area (point 1 sa Fig. 6b) nagpakita og gamay nga strontium ug daghang aluminum. Kini nagpakita og ubos nga sulod sa strontium sa gisukod nga sona, nga, sa baylo, nagpakita og ubos nga pagtabon sa strontium chloride. Sa laing bahin, ang mga puti nga lugar adunay taas nga sulod sa strontium ug ubos nga sulod sa aluminum (mga punto 2–6 sa Fig. 6b). Ang EDX analysis sa puti nga lugar nagpakita og mas ngitngit nga mga tuldok (mga punto 2 ug 4 sa Fig. 6b), ubos sa chlorine ug taas sa sulfur. Kini mahimong magpakita sa pagporma sa strontium sulfate. Ang mas hayag nga mga tuldok nagpakita og taas nga sulod sa chlorine ug ubos nga sulod sa sulfur (mga punto 3, 5, ug 6 sa Fig. 6b). Kini mahimong ipasabut sa kamatuoran nga ang pangunang bahin sa puti nga coating gilangkoban sa gilauman nga strontium chloride. Ang TGA sa sample nagpamatuod sa interpretasyon sa pag-analisar nga adunay peak sa kinaiya nga temperatura sa puro nga strontium chloride (Fig. 6c). Ang ilang gamay nga kantidad mahimong ipasabut sa gamay nga bahin sa asin kon itandi sa masa sa metal nga suporta. Ang desorption mass nga natino sa mga eksperimento katumbas sa kantidad nga 7.3 g/m2 nga gipagawas matag yunit nga lugar sa adsorber sa temperatura nga 150°C.
Gisulayan usab ang mga Eloxal-treated zinc sulfate coatings. Sa makroskopiko nga paagi, ang coating usa ka nipis kaayo ug parehas nga layer (Fig. 7a). Bisan pa, ang SEM nagpakita sa usa ka surface area nga natabunan sa gagmay nga mga kristal nga gibulag sa mga walay sulod nga lugar (Fig. 7b). Ang TGA sa coating ug substrate gitandi sa puro nga asin (Figure 7c). Ang puro nga asin adunay usa ka asymmetric peak sa 59.1°C. Ang coated aluminum nagpakita og duha ka gagmay nga peak sa 55.5°C ug 61.3°C, nga nagpakita sa presensya sa zinc sulfate hydrate. Ang kalainan sa masa nga gipakita sa eksperimento katumbas sa 10.9 g/m2 sa dehydration temperature nga 150°C.
Sama sa miaging aplikasyon53, ang hydroxyethyl cellulose gigamit isip binder aron mapaayo ang adhesion ug kalig-on sa sorbent coating. Ang pagkaangay sa materyal ug ang epekto niini sa adsorption performance gisusi pinaagi sa TGA. Ang pag-analisa gihimo kalabot sa kinatibuk-ang masa, i.e. ang sample naglakip sa usa ka metal plate nga gigamit isip coating substrate. Ang adhesion gisulayan pinaagi sa usa ka pagsulay base sa cross notch test nga gihubit sa ISO2409 specification (dili makatuman sa notch separation specification depende sa specification thickness ug width).
Ang pagtabon sa mga panel og calcium chloride (CaCl2) (tan-awa ang Fig. 8a) miresulta sa dili patas nga distribusyon, nga wala maobserbahan sa puro nga aluminum coating nga gigamit para sa transverse notch test. Kung itandi sa mga resulta para sa puro nga CaCl2, ang TGA (Fig. 8b) nagpakita og duha ka kinaiya nga peak nga mibalhin padulong sa mas ubos nga temperatura nga 40 ug 20°C, matag usa. Ang cross-section test dili motugot sa usa ka obhetibong pagtandi tungod kay ang puro nga CaCl2 sample (sample sa tuo sa Fig. 8c) usa ka powdery precipitate, nga nagtangtang sa pinakataas nga mga partikulo. Ang mga resulta sa HEC nagpakita og nipis kaayo ug parehas nga coating nga adunay makatagbaw nga adhesion. Ang kalainan sa masa nga gipakita sa fig. 8b katumbas sa 51.3 g/m2 kada unit area sa adsorber sa temperatura nga 150°C.
Positibo usab nga mga resulta sa termino sa adhesion ug uniformity ang nakuha gamit ang magnesium sulfate (MgSO4) (tan-awa ang Fig. 9). Ang pag-analisar sa proseso sa desorption sa coating nagpakita sa presensya sa usa ka peak nga gibana-bana nga 60°C. Kini nga temperatura katumbas sa pangunang lakang sa desorption nga nakita sa dehydration sa puro nga mga asin, nga nagrepresentar sa laing lakang sa 44°C. Kini katumbas sa transisyon gikan sa hexahydrate ngadto sa pentahydrate ug wala maobserbahan sa kaso sa mga coating nga adunay mga binder. Ang mga cross section test nagpakita sa mas maayo nga distribution ug adhesion kon itandi sa mga coating nga gihimo gamit ang puro nga asin. Ang kalainan sa masa nga naobserbahan sa TGA-DTC katumbas sa 18.4 g/m2 matag unit area sa adsorber sa temperatura nga 150°C.
Tungod sa mga iregularidad sa ibabaw, ang strontium chloride (SrCl2) adunay dili patas nga coating sa mga fins (Fig. 10a). Bisan pa, ang mga resulta sa transverse notch test nagpakita og parehas nga distribusyon nga adunay mas maayo nga adhesion (Fig. 10c). Ang TGA analysis nagpakita og gamay kaayo nga kalainan sa gibug-aton, nga kinahanglan tungod sa mas ubos nga salt content kon itandi sa metal substrate. Bisan pa, ang mga lakang sa kurba nagpakita sa presensya sa usa ka dehydration process, bisan kung ang peak nalangkit sa temperatura nga nakuha sa pag-characterize sa puro nga asin. Ang mga peak sa 110°C ug 70.2°C nga naobserbahan sa Figs. 10b nakit-an usab sa pag-analisar sa puro nga asin. Bisan pa, ang panguna nga dehydration step nga naobserbahan sa puro nga asin sa 50°C wala makita sa mga kurba gamit ang binder. Sa kasukwahi, ang binder mixture nagpakita og duha ka peak sa 20.2°C ug 94.1°C, nga wala masukod alang sa puro nga asin (Fig. 10b). Sa temperatura nga 150 °C, ang naobserbahan nga kalainan sa masa katumbas sa 7.2 g/m2 matag yunit nga gilapdon sa adsorber.
Ang kombinasyon sa HEC ug zinc sulfate (ZnSO4) wala makahatag og madawat nga mga resulta (Figure 11). Ang TGA analysis sa giputos nga metal wala magpakita og bisan unsang proseso sa dehydration. Bisan pa man og miuswag na ang distribusyon ug pagtapot sa coating, ang mga kabtangan niini layo pa sa labing maayo.
Ang pinakasimple nga paagi sa pag-coat sa mga metal fiber og nipis ug parehas nga layer mao ang wet impregnation (Fig. 12a), nga naglakip sa pag-andam sa target nga asin ug pag-impregnation sa mga metal fiber gamit ang tubigon nga solusyon.
Kon mangandam alang sa wet impregnation, duha ka pangunang problema ang masugatan. Sa usa ka bahin, ang surface tension sa saline solution makapugong sa hustong pagsulod sa likido ngadto sa porous structure. Ang crystallization sa gawas nga nawong (Fig. 12d) ug ang mga bula sa hangin nga natanggong sulod sa structure (Fig. 12c) mapakunhod lamang pinaagi sa pagpaubos sa surface tension ug pag-pre-wetting sa sample gamit ang distilled water. Ang pinugos nga pagtunaw sa sample pinaagi sa pagpahawa sa hangin sa sulod o pinaagi sa paghimo og solution flow sa structure mao ang ubang epektibong paagi aron masiguro ang kompleto nga pagpuno sa structure.
Ang ikaduhang problema nga nasugatan atol sa pagpangandam mao ang pagtangtang sa pelikula gikan sa bahin sa asin (tan-awa ang Fig. 12b). Kini nga panghitabo gihulagway pinaagi sa pagporma sa usa ka uga nga patong sa ibabaw sa pagkatunaw, nga mohunong sa convectively stimulated drying ug magsugod sa diffusion stimulated process. Ang ikaduhang mekanismo mas hinay kay sa una. Tungod niini, gikinahanglan ang taas nga temperatura alang sa makatarunganon nga oras sa pagpauga, nga nagdugang sa risgo sa pagporma sa mga bula sulod sa sample. Kini nga problema masulbad pinaagi sa pagpaila sa usa ka alternatibong pamaagi sa crystallization nga wala gibase sa pagbag-o sa konsentrasyon (evaporation), apan sa pagbag-o sa temperatura (sama sa pananglitan sa MgSO4 sa Fig. 13).
Eskematikong representasyon sa proseso sa kristalisasyon atol sa pagpabugnaw ug pagbulag sa solid ug likido nga mga hugna gamit ang MgSO4.
Ang saturated salt solutions mahimong maandam sa temperatura sa kwarto (HT) o mas taas pa gamit kini nga pamaagi. Sa unang kaso, ang crystallization gipugos pinaagi sa pagpaubos sa temperatura ubos sa temperatura sa kwarto. Sa ikaduhang kaso, ang crystallization nahitabo sa dihang ang sample gipabugnaw ngadto sa temperatura sa kwarto (RT). Ang resulta usa ka sagol nga kristal (B) ug natunaw (A), ang likido nga bahin niini gikuha pinaagi sa compressed air. Kini nga pamaagi dili lamang makalikay sa pagporma sa usa ka film sa kini nga mga hydrate, apan nagpamenos usab sa oras nga gikinahanglan alang sa pag-andam sa ubang mga composite. Bisan pa, ang pagtangtang sa likido pinaagi sa compressed air mosangpot sa dugang nga crystallization sa asin, nga moresulta sa mas baga nga coating.
Laing pamaagi nga magamit sa pag-coat sa mga metal nga nawong naglakip sa direktang paghimo sa target nga mga asin pinaagi sa mga kemikal nga reaksyon. Ang mga coated heat exchanger nga gihimo pinaagi sa reaksyon sa mga asido sa metal nga mga nawong sa mga palikpik ug tubo adunay daghang mga bentaha, sama sa gitaho sa among miaging pagtuon. Ang paggamit niini nga pamaagi sa mga lanot misangpot sa dili maayo nga mga resulta tungod sa pagporma sa mga gas atol sa reaksyon. Ang presyur sa mga bula sa hydrogen gas natipon sa sulod sa probe ug nagbalhin-balhin samtang ang produkto gipagawas (Fig. 14a).
Ang coating giusab pinaagi sa usa ka kemikal nga reaksyon aron mas makontrol ang gibag-on ug pag-apod-apod sa coating. Kini nga pamaagi naglakip sa pagpasa sa usa ka acid mist stream pinaagi sa sample (Figure 14b). Kini gilauman nga moresulta sa usa ka parehas nga coating pinaagi sa reaksyon sa substrate metal. Ang mga resulta makatagbaw, apan ang proseso hinay kaayo aron isipon nga usa ka epektibo nga pamaagi (Fig. 14c). Mas mubo nga oras sa reaksyon ang makab-ot pinaagi sa lokal nga pagpainit.
Aron mabuntog ang mga disbentaha sa mga pamaagi sa ibabaw, usa ka pamaagi sa pag-coat nga gibase sa paggamit sa mga adhesive ang gitun-an. Ang HEC gipili base sa mga resulta nga gipakita sa miaging seksyon. Ang tanan nga mga sample giandam sa 3% wt. Ang binder gisagol sa asin. Ang mga lanot gi-pretreat sumala sa parehas nga pamaagi sama sa mga gusok, ie gipahumol sa 50% vol. sulod sa 15 minuto. sulfuric acid, dayon gipahumol sa sodium hydroxide sulod sa 20 segundos, gihugasan sa distilled water ug sa katapusan gipahumol sa distilled water sulod sa 30 minuto. Niini nga kaso, usa ka dugang nga lakang ang gidugang sa wala pa ang impregnation. Ituslob ang sample sa makadiyot sa usa ka dilute target salt solution ug paugahon sa gibana-bana nga 60°C. Ang proseso gidisenyo aron usbon ang nawong sa metal, nga nagmugna og mga nucleation site nga nagpauswag sa pag-apod-apod sa coating sa katapusang yugto. Ang fibrous nga istruktura adunay usa ka kilid diin ang mga filament mas nipis ug hugot nga giputos, ug ang pikas nga kilid diin ang mga filament mas baga ug dili kaayo giapod-apod. Kini ang resulta sa 52 ka mga proseso sa paggama.
Ang mga resulta para sa calcium chloride (CaCl2) gisumada ug gipakita gamit ang mga hulagway sa Table 1. Maayo ang pagkatabon human sa inoculation. Bisan kadtong mga hilo nga walay makita nga mga kristal sa ibabaw adunay mikunhod nga metallic reflections, nga nagpakita sa pagbag-o sa finish. Apan, human ang mga sample gi-impregnate sa usa ka tubigon nga sagol nga CaCl2 ug HEC ug gipauga sa temperatura nga mga 60°C, ang mga coating gikonsentrar sa mga interseksyon sa mga istruktura. Kini usa ka epekto nga gipahinabo sa surface tension sa solusyon. Human sa pagpahumol, ang likido magpabilin sa sulod sa sample tungod sa surface tension niini. Kasagaran kini mahitabo sa interseksyon sa mga istruktura. Ang pinakamaayong bahin sa specimen adunay daghang mga lungag nga puno sa asin. Ang gibug-aton misaka sa 0.06 g/cm3 human sa coating.
Ang pag-coat gamit ang magnesium sulfate (MgSO4) nakamugna og dugang asin kada unit volume (Talaan 2). Niini nga kaso, ang nasukod nga pagtaas kay 0.09 g/cm3. Ang proseso sa pagpugas miresulta sa halapad nga pagtabon sa sample. Human sa proseso sa pag-coat, ang asin nagbabag sa dagkong mga lugar sa nipis nga bahin sa sample. Dugang pa, ang ubang mga lugar sa matte nababagan, apan ang pipila ka porosity napabilin. Niini nga kaso, ang pagporma sa asin dali nga makita sa interseksyon sa mga istruktura, nga nagpamatuod nga ang proseso sa pag-coat kasagaran tungod sa surface tension sa likido, ug dili sa interaksyon tali sa asin ug sa metal substrate.
Ang mga resulta para sa kombinasyon sa strontium chloride (SrCl2) ug HEC nagpakita og susamang mga kabtangan sa miaging mga pananglitan (Talaan 3). Niini nga kaso, ang nipis nga bahin sa sample halos hingpit nga natabunan. Ang indibidwal nga mga pores lamang ang makita, nga naporma atol sa pagpauga isip resulta sa pagpagawas sa alisngaw gikan sa sample. Ang sumbanan nga naobserbahan sa matte nga bahin susama kaayo sa miaging kaso, ang lugar nababagan sa asin ug ang mga lanot wala hingpit nga natabunan.
Aron masusi ang positibo nga epekto sa fibrous structure sa thermal performance sa heat exchanger, ang epektibo nga thermal conductivity sa coated fibrous structure gitino ug gitandi sa puro nga coating material. Ang thermal conductivity gisukod sumala sa ASTM D 5470-2017 gamit ang flat panel device nga gipakita sa Figure 15a gamit ang reference material nga adunay nailhan nga thermal conductivity. Kung itandi sa ubang transient measurement methods, kini nga prinsipyo mapuslanon alang sa porous materials nga gigamit sa kasamtangang pagtuon, tungod kay ang mga pagsukod gihimo sa usa ka steady state ug adunay igo nga sample size (base area 30 × 30 mm2, gitas-on nga gibana-bana nga 15 mm). Ang mga sample sa puro nga coating material (reference) ug ang coated fiber structure giandam alang sa mga pagsukod sa direksyon sa fiber ug perpendicular sa direksyon sa fiber aron masusi ang epekto sa anisotropic thermal conductivity. Ang mga specimen gigaling sa ibabaw (P320 grit) aron maminusan ang epekto sa surface roughness tungod sa pag-andam sa specimen, nga wala magpakita sa istruktura sulod sa specimen.